片微型计算机基础.ppt

第1章单片微型计算机基础 本章定位进门知识1 1微型计算机基础1 1 1微型计算机基本结构1 1 2微型计算机系统的主要指标1 1 3微型计算机的运算基础1 2单片微型计算机1 2 1单片机的特点1 2 2单片机的发展历史1 2 3单片机的发展趋势1 2 4单片机的应用领域1 2 5MCS 51单片机 第1章单片微型计算机基础 1 1微型计算机基础1 1 1微型计算机基本结构微型计算机 硬件系统由CPU 中央处理单元 存储器和输入输出设备组成 其中核心部件是CPU CPU通过总线连接内存储器构成微型计算机的主机 主机通过接口电路配上输入 输出设备就构在了微机系统的基本硬件结构 微型计算机系统通常由多块印刷电路板制成 1 1 2微型计算机系统的主要指标有六项1字长字长是计算机内部一次可以处理的二进制数码的位数 字长越长 数据处理的速度越快 然而 字长越长 计算机的硬件代价相应也增大 目前微型计算机的字长以32位为主 小型机 网络服务器和大中型机以64位为主 复习 位bit 字节Byte82存储器容量存储设备所能容纳的二进制信息的总和称为存储容量 容量大 能存入的字数就多 能直接接纳和存储的程序就长 计算机的解题能力和规模就大 复习 kBMBGBTB 1 1 2微型计算机系统的主要指标有六项3指令执行时间执行一条指令所需要的平均时间 反映快慢 4系统总线是连接计算机系统各功能部件的公共数据通道 反映整体性能5外部设备配置输入 输出及存储设备等 影响整体性能 6系统软件配置是计算机硬件性能得以充分发挥的重要因素 1 1 3微型计算机的运算基础微机原理1计算机中的数制 数制 即计数制 亦称记数制 是计数的规则 十进制是人们日常生活中最熟悉的进位计数制 二进制是在计算机系统中采用的进位计数制 单字节表示范围 0 255 双字节表示范围 0 65535 十六进制是人在计算机指令代码和数据的书写中经常使用的数制 用0 1 9和A B F 或a b f 这16个符号来描述 八进制复习 书写时数字后边的标识是什么 部分自然数的3种进制表示 阅读作业 P3 P4 微机原理定点数表示浮点数表示 2计算机中的码制微机原理复习 1 机器数及其真值 带符号的正数 1000101B 45H 可以表示成01000101B 45H 带符号的负数 1010101B 55H 可以表示成11010101B D5H 数在计算机内的表示形式称为机器数 而这个数本身称为该机器数的真值 如 上述的 45H 和 D5H 为2个机器数 它们的真值分别为 45H 和 55H 2 原码和反码 对于带符号二进制数 字节 字或双字 直接用最高位表示数的符号 数值用其绝对值表示的形式称为原码 正数的反码与其原码相同 负数的反码符号位为1 数值位为其原码数值位逐位取反 如 带符号正数 1000101B 原码为01000101B 反码为01000101B 45H 带符号负数 1010101B 原码为11010101B 反码为10101010B AAH 二进制数采用原码和反码表示时 符号位不能同数值一道参加运算 3 补码 在计算机中 对带符号数的运算均采用补码 正数的补码与其原码相同 负数的补码为其反码末位加1 如 带符号正数 1000101B 反码为01000101B 补码为01000101B 45H 带符号负数 1010101B 反码为10101010B 补码为10101011B ABH 已知一个负数的补码求其真值的方法是 对该补码求补 符号位不变 数值位取反加1 即得到该负数的原码 符号位 数值位 依该原码可知其真值 补码的优点是可以将减法运算转换为加法运算 同时数值连同符号位可以一起参加运算 如 45H 55H 10H 用补码运算时可以表示为 45H 补 55H 补 10H 补 结果11110000B为补码 求补得到原码为 10010000B 真值为 0010000B 即 10H 几个典型的带符号数据的8位编码表 采用补码时 0 只有一种表示方式 单字节表示的范围是 127 128 4 编码 计算机中数以及数以外的其它信息 如字符或字符串 要用二进制代码来表示 这些二进制代码称为二进制编码 1 字符的二进制编码 ASCII码 常用字符的ASCII码 2 二进制编码的十进制数 BCD码 用二进制码表示十进制数的代码称为BCD码 8421BCD码表 用1个字节表示2位十进制数的代码 称为压缩的BCD码 二进制码在1010B 1111B范围时 属于非法码 1 2单片微型计算机什么是单片机在半导体硅片上集成了微处理器 CPU 存储器 RAM ROM EPROM 和各种输入 输出接口 具有一台计算机的属性 也称为 微控制器MCU MicroControllerUnit 嵌入式控制器EMCU EmbeddedcroControllerUnit 我国 习惯使用 单片机 这一名称 按用途可分为通用型和专用型两大类 1 通用型可开发的内部资源 RAM ROM I O等功能部件 全部提供给用户 用户根据需要 设计一个以通用单片机芯片为核心的测控系统 2 专用型专门针对某些产品的特定用途而制作的单片机 针对性强且数量巨大 对系统结构的最简化 可靠性和成本的最佳化等方面都作了全面的考虑 专用 单片机具有十分明显的综合优势 1 2 1单片机的特点 1 较高的性价比 2 集成度高 体积小 可靠性好 3 控制功能强 4 低电压 低功耗 便于便携产品 5 开发周期短 易于产品化 1 2 2单片机的发展历史四个阶段 萌芽1971年INTEL公司第一阶段 1974年 1976年 单片机初级阶段 双片的形式 且功能比较简单 第二阶段 1976年 1978年 低性能单片机阶段 以Intel公司制造的MCS 48单片机为代表 第三阶段 1978年 现在 高性能单片机阶段 Intel公司的MCS 51系列 Mortorola公司的6801系列等 第四阶段 1982年 现在 8位单片机巩固发展及16位单片机 32位单片机推出阶段 飞得最远的太空探测器旅行者1号 Voyager1 是一艘无人外太阳系太空探测器 重815千克 于1977年9月5日发射 2009 10 9时距离地球167亿公里 8位单片机的主要生产厂家和机型 1 美国Intel公司MCS 51系列及其增强型 扩展型系列 2 美国ATMEL公司89C51 89C52 89C55 89S52等 3 荷兰PHILIPS 菲力浦 公司8xC552系列 此外 AVR PIC MICROCHIP等单片机广泛应用MCS 51系列单片机在我国得到了广泛的应用 主流系列 软 硬件设计资料丰富齐全 更多见P8 1 2 3单片机的发展趋势了解见P8 1 CMOS化 2 低电压低功耗 3 大容量化 4 高速化 5 低噪声和高可靠性 6 小容量 低价格 7 集成多种外设 1 2 4单片机的应用充电站 使用温度 民品 0 70 C工业品 40 85 C汽车 40 105 C军品 55 125 C 在下述的各个领域广泛的应用 1 智能仪器仪表 2 实时控制 3 多机分布式系统 4 机电一体化 5 军工武器装备 6 家用电器 消费电子 1 6MCS 51系列单片机20世纪80年代后期 Intel公司以专利或技术交换的形式把8051内核技术转让给厂家 如 AMTEL PHILIPS ANALOGDEVICES DALLAS公司 这些厂家生产的兼容单片机 与8051的系统结构 主要是指令系统 相同 采用CMOS工艺 80C51系列 所有具有8051指令系统的单片机 不应直接称为MCS 51系列单片机 MCS只是Intel公司专用的单片机系列符号 MCS 51系列单片机及其兼容产品通常分成以下3类 MCS 51系列单片机有三个基本产品 它们是8031 8751 8051 三个增强产品 它们是8032 8752 8052 1 8031 32 内部包括一个8位的CPU 128个字节的RAM 21个特殊功能寄存器 SFR 4个